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          動力鋰電池系統安全性問題之擴展

          文章來源:本站人氣:2765發表時間:2017-10-13

            鋰動力電池安全事故擴展即熱失控觸發后,局部單體熱失控后釋放的熱量向周圍傳播,將可能加熱周圍電池并造成周圍電池的熱失控,也稱之為熱失控在電池組內的“擴展”。單體電池熱失控所釋放的能量是有限的,但是如果發生鏈式反應造成熱失控的擴展,整個電池組的故觸發的分類 能量通過熱失控釋放出來,將會造成極大的危害。




            根據熱失控擴展的機理,可以有針對性地設計防范熱失控擴展的方案。


            首先,需要防止火焰的發生??梢酝ㄟ^閥體噴射方向的設計,來引導火焰的生成方向;也可以加入滅火劑來進行滅火。當然,動力電池系統通過了安全性測試標準,火焰發生的概率已經得到降低;同時,動力電池系統密封性良好使電池系統內部氧氣含量不足,也不利于火焰的生成與發展。

            其次,要考慮高溫氣體擴散對電池系統其他部件的影響。部分電池已經具有能夠及時排出高溫氣體的系統。


            同時,要適當阻隔電池之間的傳熱路徑,如在單體電池之間設置隔熱層。需要注意的是,在熱管理中,電池殼體間可能預留有空氣空隙以供風冷,并將相鄰電池隔開。但是在熱失控擴展過程中,熱失控電池膨脹,空氣空隙將因為電池的膨脹而消失。此時,電池與電池之間的傳熱仍然是快速導熱,用單純預留空氣空隙的方法防范熱失控擴展是行不通的。


            另外,可以通過在單體熱失控觸發之后,增強電池系統內部的散熱;將故障電池周圍的電池進行放電;在電池之間填充相變材料吸收熱量等方法來抑制熱失控的擴展。


            然而,防范熱失控擴展的設計與電池系統的其他功能設計存在一定的矛盾。阻隔傳熱路徑的方法可能造成電池組內部溫度不均勻程度的加劇,這與電池組熱管理設計中,溫度一致性的設計目標相矛盾。另外,增加滅火、排氣、隔熱等措施,均會降低電池系統比能量,增加電池系統的設計成本。


            如何合理地配置安全性措施,以防范熱失控擴展的發生,同時考慮電池系統性能指標和設計成本,是電池系統安全性設計的重要議題之一。


            動力電池系統安全性問題主要分為3個層次,即“演變”、“觸發”與“擴展”。動力電池安全性事故發生之前,應通過系統算法對安全事故進行預警。熱失控觸發發生后,應防止熱失控擴展的發生。熱失控擴展過程機理的進一步認識有助于優化設計方案,降低安全性事故造成的損害。進一步深入研究安全性問題各個層次的機理及其演變過程,提出有效的事故防范措施和安全性監控措施,是下一步研究的工作重點。

          此文關鍵詞:動力鋰電池
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